CN101760058A - 一种耐高温反辐射无机涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种涂覆于窑炉内衬的节能耐高温反辐射无机涂料及其制备方法。其主要由氧化钴、氧化锆份、氧化铝、氧化铬等氧化物，硅粉、碳化硅、硅酸钠、磷酸二氢铝、石英粉、石墨粉、氧化硼等组分，经过打磨、浸泡、加温反应、搅拌、混合而成。该涂料抗热震性能良好，辐射能利用率高，耐磨、防裂、抗氧化并且热稳定性良好。本发明无机涂料投资少、见效快，不需对炉窑基体进行特殊的改造便可正常施工，且无毒无味、无腐蚀性，社会效益和经济效益都将十分可观。
Description
技术领域
本发明属于无机涂料领域，特别涉及一种涂覆于窑炉内衬的节能耐高温辐射无机涂料及其制备方法。
背景技术
工业炉窑是我国耗能大户，约占总能耗的25-40％，而炉的平均热效率仅为30％左右，工业窑炉热效率低是国内外普遍存在的问题，辐射涂料作为炉窑中的一项节能新技术，在窑炉内衬涂覆节能辐射涂料，将窑炉内热量尽可能地辐射到被加热的产品上，将会充分利用能量，以达节能的目的。
通常陶瓷业、石油化工业使用的加热炉多采用硅铝耐火材料，这些材料抗热震性能差、耐磨性差，易脆化脱落，在窑炉升温加热时，大量热量被吸收和散失，能量利用率极低。
近年来，节能耐高温辐射无机涂料在窑炉的应用得到了广泛的认可，但在使用过程中，由于涂料中的材料与基体材料的热膨胀差异，在窑内升温和冷却的过程中容易引起涂料的龟裂脱落，影响了使用效果和使用寿命。另一方面，当前有些辐射涂料的发射率低、性能不稳定，在使用一段时间后，性能衰减的问题。
因此，提高涂料抗热震性能、加大辐射能的利用率、增强涂料与窑炉内衬材料结合力是当前要解决的主要技术问题。
发明内容
本发明提供一种耐高温反辐射涂料及其制备方法。本发明的耐高温反辐射涂料抗热震性能优良、热效率高、与窑炉内衬结合强度大，特别是本发明无机涂料具有相当高的发射率，能够改善高辐射能谱的分布，大大提高了辐射能的利用率。氧化钴在耐高温辐射涂料中起催化剂的作用，氧化锆在涂料中做添加剂用，其熔融温度约为2900℃，可提高材料粘度和扩大粘度变化的温度范围，有较好的热稳定性，其含量为2％-3％时，能提高材料抗龟裂性能。还因它的化学惰性大，故能提高材料稳定性和耐酸碱能力，还能起到乳浊剂的作用。氧化铝每克的内表面积高达数百平方米，活性高吸附能力强。在涂料中做阻燃剂、吸附剂、催化剂和催化剂载体，加入氧化钛的涂料，色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，对介质的物理稳定性可起到保护作用，特别是加入了磷酸盐、硅酸盐能增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长漆膜寿命。
本发明涂层还具有很好的抗氧化性能，金刚砂具有很高的强度及良好的抗氧化性能，在高温下不变形，可增加耐火材料的抗氧化性能和抗冲刷性能。能对窑炉内部和加热元件提供充分保护，达到延长炉衬耐火材料及加热元件寿命等目的。
此外，本发明无机涂料投资少、见效快，不需对炉窑基体进行特殊的改造便可正常施工，且无毒无味、无腐蚀性，社会效益和经济效益都将十分可观。
本发明涂料的组成及其重量份数为：氧化钴10-15份、氧化锆1-10份、氧化铝5-15份、硅粉1-5份、碳化硅8-16份、氧化铬3-7份、氧化锰0-8份、金刚砂0-5份、硅酸钠2-10份、磷酸二氢铝5-8份、石英粉1-5份、长石粉1-5份、五氧化二磷12-17份、铬铁矿0-3份、锆英砂0-2份、氧化铈0-1份、石墨粉1-4份、氧化硼0.5-1.0份、白土0.1-0.5份，其中各固体组份粒度不低于300目。
根据本发明的一个优选实施方案，无机涂料的组成及其重量份数为：氧化钴15份、氧化锆7份、氧化铝9份、硅粉2.5份、碳化硅11份、氧化铬4份、氧化锰3.5份、金刚砂3份、硅酸钠6份、磷酸二氢铝7.5份、石英粉3份、长石粉3份、五氧化二磷15份、铬铁矿3份、锆英砂1份、氧化铈1份、石墨2份、氧化硼0.5份、白土0.2份。
根据本发明的一个优选实施方案，无机涂料的组成及其重量份数为：氧化钴10份、氧化锆6份、氧化铝5份、硅粉3份、碳化硅16份、氧化铬5份、氧化锰4份、金刚砂5份、硅酸钠7份、磷酸二氢铝5份、石英粉4份、长石粉3份、五氧化二磷16份、铬铁矿1份、锆英砂0.6份、氧化铈0.6份、石墨3.5份、氧化硼0.7份、白土0.3份，各固体组份粒度不低于300目。
本发明的一个实施方案涉及上述涂料的制备方法，包括：将上述原料分别按照上述配比混合，经过打磨、浸泡、加温反应、搅拌、混合、过滤、装桶得本发明涂料。
实施方案
以下实施例用于具体说明本发明，然而不能将本发明理解为仅仅包括以下实施例。
实施例一
涂料组分配比：
氧化钴15份、氧化锆7份、氧化铝9份、硅粉2.5份、碳化硅11份、氧化铬4份、氧化锰3.5份、金刚砂3份、硅酸钠6份、磷酸二氢铝7.5份、石英粉3份、长石粉3份、五氧化二磷15份、铬铁矿3份、锆英砂0.6份、氧化铈1份、石墨3.5份、氧化硼0.7份、白土0.3份。
涂料按配方比列配料，经过打磨、浸泡、加温反应、搅拌、混合、过滤、装桶得产品。
热震稳定性：按JB/T 3648.1-1994标准，在900℃×空冷条件下，不低于15次。
耐火度：按GB/T 7322-2007标准，不低于1800℃
体积密度：按YB/T 5200-1993标准，在110℃×24h条件下，2.36g/cm3
线变化率：按GB/T 5988-2007标准，在1450℃×3h，埋碳条件下，+0.4％
实施例二
涂料组分配比：
氧化钴10份、氧化锆6份、氧化铝5份、硅粉3份、碳化硅16份、氧化铬5份、氧化锰4份、金刚砂5份、硅酸钠7份、磷酸二氢铝5份、石英粉4份、长石粉3份、五氧化二磷16份、铬铁矿1份、锆英砂0.6份、氧化铈0.6份、石墨3.5份、氧化硼0.7份、白土0.3份，各固体组份粒度不低于300目。
按配方比列配料，经过打磨、浸泡、加温反应、搅拌、混合、过滤、装桶得产品。
热震稳定性：按JB/T 3648.1-1994标准，在900℃×空冷条件下，不低于16次。
耐火度：按GB/T 7322-2007标准，不低于1850℃
体积密度：按YB/T 5200-1993标准，在110℃×24h条件下，2.35g/cm3
线变化率：按GB/T 5988-2007标准，在1450℃×3h，埋碳条件下，+0.4％
将本发明反辐射无机涂料涂在用于试验的炉体内部，使用温度为900℃、1000℃、1100℃和1200℃的温度高温处理。
热辐射系数试验结果：
| 未涂炉体 | 实施例1 | 实施例2 | |
| 900℃热辐射系数 | 0.33 | 0.91 | 0.93 |
| 1000℃热辐射系数 | 0.34 | 0.91 | 0.93 |
| 1100℃热辐射系数 | 0.34 | 0.95 | 0.97 |
| 1200℃热辐射系数 | 0.35 | 0.97 | 0.97 |
将炉衬内壁的热辐射系数由ε＝0.33～0.35提高到ε＝0.91～0.97，极大地强化了炉内辐射传热作用，在较高温度下热辐射系数的改变更为明显。
本发明反辐射无机涂料喷涂前后节能效果的比较结果：
从表中数据可以看出，喷涂反辐射无机涂料后，辐射室外壁平均温度下降了16℃，内壁上部温度降低了13.4℃，排烟温度降低了17.8℃，辐射室外壁散热量减少了0.42MW，每年节约燃料气252000NM3(每年按8400小时计算)，达到了良好的节能效果。
将本发明反辐射无机涂料涂布在炉内后，使用数月表面仍然完好，没有出现裂纹、无脱落，对耐火纤维炉衬起到了很好的保护作用，延长了其使用寿命。
Claims (4)
1.一种耐高温反辐射新型无机涂料，其特征在于涂料的组成及其重量份数为：氧化钴10-15份、氧化锆1-10份、氧化铝5-15份、硅粉1-5份、碳化硅8-16份、氧化铬3-7份、氧化锰0-8份、金刚砂0-5份、硅酸钠2-10份、磷酸二氢铝5-8份、石英粉0-5份、长石粉0-5份、五氧化二磷12-17份、铬铁矿0-3份、锆英砂0-2份、氧化铈0-1份、石墨粉1-2份、氧化硼0.5-1.0份、白土0.1-0.5份，各固体组份粒度不低于300目。
2.权利要求1所述的无机涂料，其组成及其重量份数为：氧化钴15份、氧化锆7份、氧化铝9份、硅粉2.5份、碳化硅11份、氧化铬4份、氧化锰3.5份、金刚砂3份、硅酸钠6份、磷酸二氢铝7.5份、石英粉3份、长石粉3份、五氧化二磷15份、铬铁矿3份、锆英砂2份、氧化铈1份、石墨2份、氧化硼0.7份、白土0.3份。
3.权利要求1所述的无机涂料，其组成及其重量份数为：氧化钴10份、氧化锆6份、氧化铝5份、硅粉3份、碳化硅16份、氧化铬5份、氧化锰4份、金刚砂5份、硅酸钠7份、磷酸二氢铝5份、石英粉4份、长石粉3份、高温胶体16份、铬铁矿1份、锆英砂0.6份、氧化铈0.6份、石墨2份、氧化硼0.7份、白土0.3份，各固体组份粒度不低于300目。
4.如权利要求1所述的耐高温反辐射无机涂料的制备方法，包括：涂料按配方比列配料，经过打磨、浸泡、加温反应、搅拌、混合、过滤、装桶得产品。
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